第二章高分子试剂课件.ppt
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- 第二 高分子 试剂 课件
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1、Chapter TwoPolymer Reagents and Polymer Catalysts高分子试剂高分子试剂Polymer reagents分类分类Classification of polymer reagents实例实例Examples of polymer reagents高分子催化剂高分子催化剂Polymer catalysts分类分类Classification of polymer catalysts实例实例Examples of polymer catalysts高分子试剂及高分子催化剂的应用高分子试剂及高分子催化剂的应用Applications of polymer
2、reagents and catalystsRelated web sites本章基本内容本章基本内容反应型功能高分子反应型功能高分子高分子试剂高分子试剂高分子催化剂高分子催化剂固定化酶固定化酶 immobilized enzyme高分子酸碱催化剂高分子酸碱催化剂 Polymer bound acid and base catalyst氧化还原型氧化还原型 Polymer bound oxidizing-reducing reagents卤代试剂卤代试剂 Polymer bound halogenating reagents酰化试剂酰化试剂 Polymer bound acylating re
3、agents烷基化试剂烷基化试剂 Polymer bound alkylating reagents亲核试剂亲核试剂 Polymer bound nucleophiles亲电试剂亲电试剂 Polymer bound electrophiles固相合成试剂固相合成试剂 Polymer reagents for solid phase organic synthesis一一相关概念相关概念 Related conception 高分子试剂高分子试剂 Polymer reagents小分子试剂经高分子化,在某些聚合物骨架上引入小分子试剂经高分子化,在某些聚合物骨架上引入反应活性基团,得到具有化学试剂
4、功能的高分子化合物反应活性基团,得到具有化学试剂功能的高分子化合物 特点特点在反应体系中不溶解,易除去在反应体系中不溶解,易除去Insolubility立体选择性好立体选择性好Stereoselectivity稳定性好稳定性好Stability 高分子催化剂高分子催化剂 Polymer catalysts将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合,将小分子催化剂通过一定的方法与高分子骨架结合,得到的具有催化活性的高分子物质得到的具有催化活性的高分子物质均相化学反应均相化学反应 Homogeneous reaction在化学反应中原料,试剂,催化剂相互溶解,在反在化学反应中原料,试剂,催化剂相
5、互溶解,在反应体系中处于同一相态应体系中处于同一相态多相化学反应多相化学反应 Heterogeneous reaction在化学反应中原料,试剂,催化剂至少有一种在反在化学反应中原料,试剂,催化剂至少有一种在反应体系中不溶解或不混溶,反应体系不能处于同一相态应体系中不溶解或不混溶,反应体系不能处于同一相态中中相关概念相关概念 Related conception多相化学反应的特点多相化学反应的特点 催化剂独立成相的多相化学反应称为催化剂独立成相的多相化学反应称为多相催化反应多相催化反应 产物分离纯化容易产物分离纯化容易Simple and quick separation、purificati
6、on of products 催化剂回收过程简单催化剂回收过程简单Convenient recovery of catalyst 反应在两相界面进行,反应速度受物料扩散控制,反反应在两相界面进行,反应速度受物料扩散控制,反应速度较慢应速度较慢 费用低廉Low cost Allow using a large excess of reagents without purification steps Ease in removing byproducts(by washing or filtering)Convenience in handling 环境友好Environmental accep
7、tability Reduced toxicity 高效反应High efficiency Stereoselectivity Infinite delution effect Cooperative effectAdvantages一般有机合成步骤一般有机合成步骤 General organic synthetic process均相化学反应均相化学反应Homogeneous reaction过滤过滤萃取萃取离心离心升华升华蒸馏蒸馏重结晶重结晶柱层析柱层析膜分离膜分离色谱分离色谱分离使用高分子试剂的有机合成使用高分子试剂的有机合成Organic synthetic process using
8、 polymer reagentHeterogeneous reaction仅用简单的过滤就可以达到分离的目的,并且高分子试剂回收再生仅用简单的过滤就可以达到分离的目的,并且高分子试剂回收再生发展高分子试剂和高分子催化剂的目的发展高分子试剂和高分子催化剂的目的u 简化操作过程,提高化学反应的自动化和机械化程度u 有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生u 提高试剂的稳定性和安全性u 提高化学反应的选择性(模板效应实现立体合成u 避免自反应的副反应,实现无限稀释效应有机合成有机合成Total synthesis 组合化学组合化学Combinatorial chemistry生物化学生物化学bioche
9、mistry&chemistry related technologies医药农业医药农业Medicine and agricultureApplications of polymer reagents and catalysts根据反应的类型,反应的活性以及聚合物上支载的试剂类型分根据反应的类型,反应的活性以及聚合物上支载的试剂类型分(According to the reaction type,reaction activity and supported reagents)高分子试剂的分类高分子试剂的分类 Classification of polymer reagents氧化还原型氧化
10、还原型 Polymer bound oxidizing-reducing reagents卤代试剂卤代试剂 Polymer bound halogenating reagents酰化试剂酰化试剂 Polymer bound acylating reagents烷基化试剂烷基化试剂 Polymer bound alkylating reagents亲核试剂亲核试剂 Polymer bound nucleophiles亲电试剂亲电试剂 Polymer bound electrophiles固相合成试剂固相合成试剂 Polymer reagents for solid phase organic s
11、ynthesis二二高分子氧化还原试剂高分子氧化还原试剂 失去电子的反应叫氧化反应;失去电子的反应叫氧化反应;得到电子的反应叫还原反应;得到电子的反应叫还原反应;凡是有电子得失的反应就叫氧化还原反应。凡是有电子得失的反应就叫氧化还原反应。某元素失去电子某元素失去电子(或电子对偏离或电子对偏离)氧化反应氧化反应 氧化还原反应:氧化还原反应:某元素得到电子某元素得到电子(或电子对偏向或电子对偏向)还原反应还原反应还原剂还原剂氧化剂氧化剂高分子氧化还原试剂高分子氧化还原试剂u 具有可逆的氧化还原特性具有可逆的氧化还原特性醌型硫醇型吡啶型二茂铁型多核芳香杂环型醌型高分子氧化还原试剂醌型高分子氧化还原试
12、剂OHHO二氢醌POOP醌醌型高分子氧化还原试剂的制备醌型高分子氧化还原试剂的制备.OHOHR1BrR2R3CH3CH2OCH=CH2OOR1BrR2R3OO加成反应On-C4H9LiOOR1R2R3OO-OOOR1R2R3OOOHKOH消去反应OOR1R2R3OOpolymerizationCHH2CnOR3OR2OOR1deprotectionCHH2CnOHR3HOR2R1ROHH+注意事项注意事项u 稳定性稳定性为保证良好的稳定性,苯环上的为保证良好的稳定性,苯环上的氢原子应由其它基团所取代,因为试剂处于氢原子应由其它基团所取代,因为试剂处于醌型氧化态时,易受自由基进攻,引起交联醌型氧
13、化态时,易受自由基进攻,引起交联反应。反应。u 溶胀性和润湿性溶胀性和润湿性为了有利于反应的顺利进为了有利于反应的顺利进行行,可在聚合物结构中引入磺酸基或者季铵盐可在聚合物结构中引入磺酸基或者季铵盐基团来改善试剂的溶胀性和润湿性。基团来改善试剂的溶胀性和润湿性。醌型高分子氧化还原试剂的应用醌型高分子氧化还原试剂的应用u 均二苯肼氧化脱氢制备偶氮苯均二苯肼氧化脱氢制备偶氮苯NH NHNN偶氮染料:以偶氮基为发色团,以偶氮染料:以偶氮基为发色团,以偶氮苯偶氮苯为色原体的为色原体的染料,占合成染料二分之一左右。其中构造简单的苯染料,占合成染料二分之一左右。其中构造简单的苯化合物呈黄色、橙色或褐色。化
14、合物呈黄色、橙色或褐色。醌型高分子氧化还原试剂的应用醌型高分子氧化还原试剂的应用u以廉价的乙烯制取重要的化工原料以廉价的乙烯制取重要的化工原料乙醛。乙醛。u将硫化氢吸收氧化为单质硫,可在环保方面得到应用。将硫化氢吸收氧化为单质硫,可在环保方面得到应用。可以通过简单的方法再生可以通过简单的方法再生硫醇型高分子氧化还原试剂硫醇型高分子氧化还原试剂2 P-RSH P-RS-SR-P+2H+2e-氧化还原硫醇型高分子氧化还原试剂的制备硫醇型高分子氧化还原试剂的制备通过侧链反应在通过侧链反应在聚合物骨架上引聚合物骨架上引入活性功能基入活性功能基硫醇型高分子氧化还原试剂的优点及应用硫醇型高分子氧化还原试剂
15、的优点及应用u2 P-RSH+R1-S-S-R2 P-RS-SR-P+R1-SH+R2-SHu 优点优点较小分子的硫醇易氧化较小分子的硫醇易氧化u 应用应用可将二硫化合物和蛋白质中间的二硫健可将二硫化合物和蛋白质中间的二硫健断裂,还原成巯基断裂,还原成巯基二茂铁的发现和结构二茂铁的发现和结构 20世纪世纪50年代合成出一种新物质年代合成出一种新物质Fe(C5H5)2,称二茂铁,两个环戊烯基与,称二茂铁,两个环戊烯基与一个一个Fe原子形成夹心面包式的分子结构,原子形成夹心面包式的分子结构,西方俗称三明治结构。西方俗称三明治结构。二茂铁二茂铁(dicyclopentadienyl iron)是一种
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